Tesis / 0409 / I.C.

Estudio de la resistencia del agregado grueso al desgaste por abrasión (Micro-Deval) para materiales explotados en canteras circundantes de la ciudad de Bogotá D.C.

Favian Camilo Saavedra León

FUNDACIÓN UNIVERSITARIA AGRARIA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA CIVIL Bogotá 2015

Estudio de la resistencia del agregado grueso al desgaste por abrasión (Micro-Deval) para materiales explotados en canteras circundantes de la ciudad de Bogotá D.C.

Favian Camilo Saavedra León 2027206

Proyecto de grado para obtener el titulo de Ingeniero Civil

Director Ing. Marco Antonio Sarmiento Otálora

FUNDACIÓN UNIVERSITARIA AGRARIA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ D.C. 2015

NOTA DE ACEPTACIÓN ______________________________________________________ ______________________________________________________ ______________________________________________________ ______________________________________________________

DIRECTOR DEL PROYECTO _________________________________ JURADO DEL PROYECTO _________________________________ _________________________________

FECHA (__ / __ / __).

Agradecimientos A mi madre EVA LEÓN, por haberme cuidado y por creer en mi siempre, por se mi sustento y mi bastón, por que siempre que pude caer me diste la mano y con ella me dabas el empujón necesario para seguir adelante y por que este sueño lo hiciste parte de ti, te amo madre eres la bendición mas grande que Dios me Brindo, a mi padre que desde la distancia siempre estuvo pendiente y orgulloso de mis logros, siempre con un consejo y una motivación para seguir creciendo te amo padre.

Agradezco a Dios también por darme un doble regalo como los son mis hermanas, Yenny Patricia y Dora Lucia, quienes depositaron en mi su confianza y pusieron mi estudio encima de muchas de sus cosas personales y que al igual que mi madre se apropiaron de este sueño, que gracias a ellas, las tres, es ahora posible; además de que ellas me regalaron cuatro personitas importantes en mi vida como los son Dania, Daniela, Ana Lucia y Samuel.

A mi padrino, Hernando Medina, quien me mostró lo hermoso de esta carrera desde que era niño, y que desde que decidí que mi futuro era la ingeniería Civil, me ayudo de forma incondicional, siendo él un referente y ejemplo a seguir como profesional y como persona.

A toda mi familia, que gracias a Dios me dio esas tres mujeres desde mi nacimiento; pero que por otro lado, a lo largo de mi vida me ha venido colocando personas importantes en mi camino, como lo son mi familia paterna, abuelos, hermanos, tíos, primos, sobrinos, a la familia Medina Rodríguez, mi segunda familia, a quienes les debo gran parte de una infancia maravillosa y un apoyo fundamental para la culminación de mi carrera, a mi familia llanera, en cabeza de mi cuñado Elver a quien lo hago participe de mi logro, del cual sé, se siente orgulloso.

Agradezco también a Dios por darme la oportunidad de encontrar una persona maravillosa a mitad de mi carrera y quien ha estado presente en los momentos buenos y malos, siendo protagonista y testigo del amor que le tengo a la ingeniería; ya que, gracias a las circunstancias de esta profesión fue que la conocí, gracias Margie Álvarez por llenar mis días de amor incondicional.

Como se han dado cuenta todo esto no seria posible sin la ayuda de Dios que se ha ensañado en darme oportunidades y dejarme puertas abiertas y a quien le ruego me siga acompañando en esta nueva etapa.

CONTENIDO Resumen ................................................................................................................. 6 Introducción ........................................................................................................... 7 Alcance ........................................................................................................................... 7 Objetivos ......................................................................................................................... 8

1. Antecedentes ................................................................................................... 9 2. Marco Conceptual ......................................................................................... 10 2.1. Normatividad .............................................................................................. 10 Distrital ................................................................................................................. 10 Nacional ................................................................................................................ 10 2.2. Subbase granular ....................................................................................... 10 2.2.1. Requisitos de los agregados para subbases granulares............................ 11 2.2.2. Granulometrías admisibles para Bases y Subbases ................................... 11 2.2.3. Requisitos de los agregados para los artículos 300 – 07, 400 - 07 y 500 - 07 12

2.3. Procedimiento del ensayo según la norma INV. E – 238 – 07 ............... 14 2.4. Cálculos .............................................................................................................. 17 2.5. Ventajas .............................................................................................................. 18 2.6. Limitaciones ....................................................................................................... 18

3. Campaña experimental ................................................................................. 19 3.1. Toma de muestras ............................................................................................. 19 3.1.1. Cantera el Cajón .............................................................................................. 19 3.1.2. Cantera el Pesebre .......................................................................................... 20 3.1.3. Cantera Cascajal ............................................................................................. 21 3.1.4. Cantera la punta .............................................................................................. 22 3.1.5. Cantera las Manas........................................................................................... 23 3.1.6. Gravillera la Albania........................................................................................ 23 3.1.7. Ubicación de las canteras .............................................................................. 24 3.2. Determinación de la resistencia al desgaste por abrasión de los agregados gruesos (Microdeval). .................................................................................................. 25 3.3. Preparación de las muestras ............................................................................ 25 3.4. Ensayo de las muestras en el equipo Micro-Deval ......................................... 26

3.4.1. Resumen de resultados.................................................................................. 27

4. Conclusiones ................................................................................................. 28 5. Recomendaciones ........................................................................................ 30 6. Bibliografía..................................................................................................... 31 7. Infografía ........................................................................................................ 32 8. Anexos ........................................................................................................... 33

Listado de tablas Tabla 2.2-1 Requisitos de los agregados para subbases granulares .................... 11 Tabla 2.2-2 Granulometrías admisibles para Bases y Subbases .......................... 11 Tabla 2.2-3 requisitos de los agregados para afirmados, subbases, bases .......... 12 Tabla 2.2-4 requisitos de los agregados NT2 ........................................................ 12 Tabla 2.2-5 requisitos de los agregados NT2 para mezclas ................................. 13 Tabla 2.2-6 requisitos del agregado para pavimentos de concreto hidráulico ...... 13 Tabla 2.3-2 Tiempo indicado según la gradación utilizada .................................... 16 Tabla 3-1 Clasificación de las muestras menores a 19 mm .................................. 25 Tabla 3.7-1 Resumen resultados Micro-Deval ...................................................... 27

Listado de ilustraciones Ilustración 2.3-1 material para la muestra ............................................................. 14 Ilustración 2.3-5 Programación de las revoluciones .............................................. 16 Ilustración 2.3-7 Tiempo programado .................................................................... 16 Ilustración 3-1 vista aérea cantera el Cajón .......................................................... 19 Ilustración 3-2 Vista aérea cantera el Pesebre ...................................................... 20 Ilustración 3-3 Vista aérea cantera Cascajal ......................................................... 21 Ilustración 3-4 Vista aérea cantera la Punta .......................................................... 22 Ilustración 3-5 Vista aérea cantera Las Manas ..................................................... 23 Ilustración 3-6 Vista aérea de la Gravillera La Albania .......................................... 23 Ilustración 3-7 Ubicación Canteras estudiadas ..................................................... 24 Ilustración 3-8 Lonas con material para ensayar ................................................... 25 Ilustración 3-9 Materiales lavados y clasificados ................................................... 26

Resumen La infraestructura vial de la capital de la republica como ya se sabe, es ineficiente no cumple con los tiempos mínimos de duración, siempre que vemos que se arreglan las vías al mes e incluso a pocos días de realizado el trabajo se empiezan a formar baches, grietas etc. Este problema se debe entre muchos otros al uso de materiales que no cumplen con las especificaciones técnicas que demanda el distrito por que en la mayoría de canteras donde se extrae el material se rigen únicamente a cumplir con la granulometría del material obviando en muchos casos las propiedades físicas de los materiales que van a hacer parte de la estructura de un pavimento como las bases y las subbases.

En vista de estos inconvenientes y que Bogotá tiene un consumos de aproximadamente 31 millones de toneladas de materiales para la construcción según informe de ASOGRAVAS del 2013; por ende, viendo la importancia se visitaron varias canteras del sur , occidente y norte de la capital de donde provienen la gran mayoría de estos agregados se realizó un estudio en base a la resistencia de los agregados al desgaste por abrasión por medio del equipo MicroDeval para subbases granulares tipo A que se extraen de estas canteras y así poder determinar que tan óptimos y eficientes pueden ser estos materiales.

Palabras clave: infraestructura vial, especificaciones técnicas, subbase granular tipo A, Micro-Deval.

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Introducción La ciudad de Bogotá tiene un área urbana de aproximadamente 307 km2, área que colinda con municipios pequeños como Soacha, Mosquera, Funza, Cota, entre otros; estos municipios cuentan con canteras para la explotación de materiales para la construcción como bases, subbases y agregados para concretos y su principal consumidor es precisamente la capital de la República que por su gran extensión y sus problemas de movilidad deja en un primer plano en su mayoría de veces la escogencia de los materiales de construcción dependiendo de la cercanía de los sitios de explotación de los mismos quitándole importancia a la que debería ser la principal exigencia como lo son sus propiedades físicas, para este caso estudiaremos la resistencia al desgaste por abrasión con el equipo MICRODEVAL.

Alcance Los materiales del ensayo provienen de canteras de Soacha, Mosquera, Funza y Cajicá, principales proveedores del Distrito para Bases y Sub-bases, se realizara el ensayo para determinar la resistencia al desgaste por abrasión de materiales para sub-base tipo A utilizando el equipo MICRODEVAL y basándose en la norma INVIAS INV 238 – 07, se realizaran dos ensayos por cantera, se compararan y se realizara el análisis de los resultados de todos los ensayos.

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Objetivos •

Principal

Evaluar analizar y comparar por medio del método experimental laboratorio de Micro-Deval las subbases tipo A que suministran algunas canteras del norte, occidente y sur de la ciudad de Bogotá.

•

Secundarios

o Caracterizar los materiales ensayados por medio de la norma INV E 238 07 o Entregar un equipo MICRODEVAL para la realización del ensayo según la norma INV E - 238

o Elaborar una cartilla que guie al estudiante durante la elaboración del laboratorio según la norma INV – 238 – 07.

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1. Antecedentes Los materiales pétreos forman parte sustancial para el desarrollo de una obra tanto técnicamente como económicamente esta última dependiendo el recorrido de los materiales desde la cantera hasta el sitio de la obra, Bogotá tiene mas de 60 proveedores de materiales (31 millones de toneladas en el año 2013 según ASOGRAVAS) para la construcción según el directorio de proveedores activos para el 2014 del IDU, de los cuales la mitad son de agregados pétreos para la construcción y en su mayoría se encuentran en los sectores sur, occidente y norte de la capital del país, los materiales de estas canteras en su mayoría de peña, tienen una variación apreciable en sus propiedades dependiendo la cantera o recebera donde se explote el material.

La mayoría de las canteras no realizan ensayos de sus materiales, estas solo se conforman con entregar el material con la gradación según las normas IDU E INVIAS menospreciando las demás propiedades de los materiales, y los que si realizan estudios a sus materiales todavía no emplean el ensayo de resistencia al desgaste por abrasión en el equipo MICRODEVAL.

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2. Marco Conceptual 2.1.

Normatividad

Distrital Bogotá por ser Distrito Capital cuenta con autonomía para gestionar ejecutar y controlar las obras ejecutadas en la ciudad por medio del IDU, instituto de desarrollo urbano creado para tal fin el Acuerdo 19 de 1972 del Concejo de Bogotá DC; que a su vez, tiene ESPECIFICACIONES TÉCNICAS GENERALES DE MATERIALES Y CONSTRUCCIÓN PARA PROYECTOS DE INFRAESTRUCTURA VIAL Y DE ESPACIO PÚBLICO EN BOGOTÁ.

Nacional Para la ejecución de proyectos y políticas relacionados con la infraestructura vial en Colombia existe el Instituto Nacional de Vías INVIAS y que por medio del Ministerio de Transporte reglamenta las ESPECIFICACIONES GENERALES DE CONSTRUCCIÓN DE CARRETERAS Y NORMAS DE ENSAYO PARA MATERIALES DE CARRETERAS conocidas como E-INV-07.

2.2.

Subbase granular

La subbase granular es la capa que se extiende encima de la subrasante y debajo de la base en una estructura de un pavimento, el material de ser seleccionado y tener mayor capacidad de carga que la subrasante, puede ser algún tipo de grava, arena o residuos de material de cantera, debe cumplir con las normas establecidas según las especificaciones técnicas del IDU para la ciudad de Bogotá sección 400-11 capas granulares de base y subbase versión 2.0 o del INVIAS artículo 320 - 07 de las especificaciones generales de construcción de carreteras y normas de ensayo para materiales de carreteras, para el resto del país.

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2.2.1. Requisitos de los agregados para subbases granulares Tabla 2.2-1 Requisitos de los agregados para subbases granulares

fuente IDU, 2011

2.2.2. GranulometrĂ­as admisibles para Bases y Subbases Tabla 2.2-2 GranulometrĂ­as admisibles para Bases y Subbases

fuente IDU, 2011

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2.2.3. Requisitos de los agregados para los artículos 300 – 07, 400 - 07 y 500 - 07 •

300, que da los parámetros para los afirmados, subbases granulares, bases granulares, y bases estabilizadas en la tabla 8 (Requisitos de los agregados para afirmados, subbases granulares y bases granulares).

Tabla 2.2-3 requisitos de los agregados para afirmados, subbases, bases

RESUMEN TABLA 300.1 REQUISITOS DE LOS AGREGADOS AFIRMADOS, BASES Y SUBBASES

ENSAYO MICRODEVAL(% DESGASTE)

NORMA INV

238-­‐07

NT2

NT3

SUBBASE BASE SUBBASE BASE

≤ 35

≤ 30 ≤ 30

≤ 25

•

400, que da los parámetros para la ejecución de riegos de imprimación, liga y curado, tratamientos superficiales, sellos de arena asfalto, lechadas asfálticas, mezclas asfálticas en frío y en caliente y reciclado de pavimentos asfálticos en la tabla 9 y 10 Requisitos de los agregados pétreos para tratamientos, lechadas y mezclas bituminosas Nivel de tránsito NT2 y NT3

Tabla 2.2-4 requisitos de los agregados NT2

RESUMEN TABLA 400.1 NT2 REQUISITOS DE LOS AGREGADOS

TIPO DE TRATA MIENTO O DE MUESTR A

DESGAS TE MICRO-­‐ DEVAL % máx.

TRATA MIENTO SUPERFI CIAL SIMPLE Y DOBLE

≤ 25

MEZCLA MEZ DENSA LECH CLA EN FRIO, ADA ABIE GRUESO, ASFÁ RTA FINO, LTICA EN COMBIN FRIO ADO

≤ 25 ≤ 25 ≤ 35

≤ 25 ≤ 35

MEZCLA ABIERTA EN CALIENTE

≤ 35

MEZCLA DENSA, SEMIDENSA Y GRUESA EN CALIENTE GRUESO, FINO, COMBINAD O

MEZCLA DISCONTINUA EN CALIENTE

≤ 25 ≤ 35

≤ 25

RECICL ADO DEL PAVIM MEZC ENTO LA EXISTE DREN NTE ANTE (Mater ial de adició n)

≤ 25 ≤ 25

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Tabla 2.2-5 requisitos de los agregados NT2 para mezclas

RESUMEN TABLA 400.1 NT 2 REQUISITOS DE LOS AGREGADOS PARA MEZCLAS TIPO DE TRATAMI ENTO O DE MUESTR A

LECHA DA ASFÁL TICA

MEZCLA MEZ DENSA CLA EN FRIO, ABIE GRUESO, RTA FINO, EN COMBINA FIRO DO

DESGAS TE MICRO-­‐ DEVAL %máx.

≤ 25

≤ 25 ≤ 35

≤ 25 ≤ 35

MEZCLA ABIERTA EN CALIENTE

≤ 35

MEZCLA DENSA, MEZCLA SEMIDENSA Y DISCONTIN GRUESA EN UA EN CALIENTE CALIENTE GRUESO, FINO, COMBINADO

≤ 25 ≤ 35

≤ 25

MEZCLA DRENAN TE

RECICLAD O DEL PAVIMEN TO EXISTENT E (Material de adición)

MEZCLA DE ALTO MODULO

≤ 25

≤ 25

≤ 25

•

500, que da los parámetros para la ejecución pavimento de concreto hidráulico según la tabla 500.6

Tabla 2.2-6 requisitos del agregado para pavimentos de concreto hidráulico

REQUISITOS DEL AGREGADO PARA PAVIMENTOS DE CONCRETO HIDRÁULICO ENSAYO Resistencia al desgaste usando el equipo Micro-­‐ Deval, % máximo

NORMA REQUISITO

E-­‐238

30

13

2.3.

Procedimiento del ensayo según la norma INV. E – 238 – 07 2.3.1. Se prepara una muestra representativa de 1500 ± 5 g. Se determina la masa de la muestra con aproximación de 1.0 g, se registra esta masa como mi.

Fuente: Saavedra, 2014

Ilustración 2.3-1 material para la muestra

14

2.3.2. Se somete a inmersión la muestra en 2.0 ± 0.05 litros de agua de la llave, a temperatura de 20o C ± 5o C, por un mínimo de una (1) hora ya sea en el recipiente del Micro-Deval o en algún otro recipiente apropiado.

Fuente: Saavedra, 2014

Ilustración 2.3-2 Material en inmersión

2.3.3. Se coloca la muestra en el recipiente de abrasión del Micro-Deval con 5000 g ± 5 g de esferas de acero y el agua usada para saturar la muestra, Sección 4.4.2. Se coloca el recipiente cilíndrico en la máquina del Micro-Deval.

Fuente: Saavedra, 2014

Ilustración 2.3-3 Cilindro con el material para la rotación

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2.3.4. Se procederá a rotar la máquina, a una velocidad de 100 rpm ± 5 rpm.

Fuente: Saavedra, 2014 Ilustración 2.3-4 Programación de las revoluciones

Tabla 2.3-1 Tiempo indicado según la gradación utilizada

Gradación

Tiempo de Rotación (min)

Número de Revoluciones

Tabla 1

120 ± 1

12000 ± 100

Tabla 2

105 ± 1

10500 ± 100

Tabla 3

95 ± 1

9500 ± 100

Fuente: Saavedra, 2014

Ilustración 2.3-6 Tiempo programado

Fuente: Saavedra, 2014

Ilustración 2.3-5 Tiempo transcurrido 2 hrs

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2.3.5. Terminado el tiempo de rotaciĂłn, se vierte la muestra cuidadosamente sobre dos tamices superpuestos de 4.75 mm y 1.18 mm. Se deberĂĄ cuidar de vaciar toda la muestra del recipiente cilĂ­ndrico. Se lava y manipula el material retenido con agua limpia, usando un chorro continuo o una manguera con control manual, hasta que el agua de lavado estĂŠ clara y se garantice que todo el material menor a 1.18 mm haya sido evacuado. Se remueven las esferas de acero inoxidable usando un imĂĄn u otro medio apropiado. Se desecharĂĄ todo material menor de 1.18 mm.

2.3.6. Se combina el material retenido en las mallas de 4.75 mm y 1.18 mm, cuidando de no tener pĂŠrdidas del material ensayado.

2.3.7. Luego de terminado este proceso, se seca la muestra en horno hasta obtener una masa constante a 110Âş Âą 5Âş C, tan pronto como sea posible se pesarĂĄ la muestra aproximando a 1.0 g y se registra la masa como mf.

2.4.

CĂĄlculos

Para el cĂĄlculo de la pĂŠrdida por abrasiĂłn en el Micro-Deval, aproximada a 0,1%se utiliza la siguiente ecuaciĂłn: %  đ?‘‘đ?‘’  đ?‘?ĂŠđ?‘&#x;đ?‘‘đ?‘–đ?‘‘đ?‘Ž =  •

đ?‘šđ?‘– − đ?‘šđ?‘“  ×  100 đ?‘šđ?‘–

Donde mi es la masa inicial y mf es la masa despuĂŠs de secada la muestra que paso por el equipo.

Para obtener muestras confiables y tener un mejor control de calidad de los ensayos realizados con el equipo Micro-Deval, se debe calibrar el equipo constantemente y para ello el laboratorio debe tener un material de reserva, el cual deberĂĄ tener una pĂŠrdida entre el 15% y el 25% cada 10 muestras, esta muestra de reserva o referencia deberĂĄ ser ensayar por lo menos una vez cada semana de igual forma que las demĂĄs muestras.

Para que el equipo pase la calibraciĂłn el porcentaje debe quedar dentro de un rango entre el 17.5% y 20.7% para el 95% del tiempo.

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2.5.

Ventajas

Este ensayo en comparación con el mas usado que es el de la Máquina de los Ángeles tiene una cualidad muy grande al momento de estudiar un material y es que el ensayo se realiza con materiales sumergidos en agua a diferencia de la Máquina de los Ángeles que se realiza el ensayo en seco, esto permite analizar los ensayos con materiales en condiciones mas reales y/o en condiciones menos favorables para el agregado; ya que permite obtener resultados para materiales que puedan soportar lluvias.

2.6.

Limitaciones

La principal limitación para la realización de estos ensayos es la disponibilidad de este tipo de equipo y la poca exigencia que se da en los proyectos para recibir el agregado.

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3. Campaña experimental 3.1.

Toma de muestras

Se tomaron muestras de diferentes canteras alrededor de Bogotá en municipios aledaños, en las zonas sur (Soacha), occidente (Mosquera, Madrid y Tábio) y norte (Cajicá) para lograr un resultado mas aceptable se realizaron dos ensayos a cada muestra en el laboratorio de la Universidad UNIAGRARIA, para efectos de calibración del equipo se realizó un ensayo con el equipo y se envió un parte de la misma muestra a un laboratorio externo para corroborar los datos que arrojara el equipo de la universidad a continuación las canteras a las que se les realizó el estudio:

3.1.1. Cantera el Cajón Se encuentra ubicada en el Km 14 vía Bogotá la Vega en el municipio de Madrid (Cundinamarca). Cuenta con registro minero ( 007 – CÓDIGO FJUC – 01 DE INGEOMINAS ) único en la zona, plan de manejo ambiental ante la CAR y ante INGEOMINAS. En esta se extraen materiales como Recebo tipo Base B-200, Base B-400.

Fuente: Google maps, 2014

Ilustración 3-1 vista aérea cantera el Cajón

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3.1.2. Cantera el Pesebre Se encuentra ubicada en el Km 4 vía Mosquera la mesa en el municipio de Mosquera (Cundinamarca). Cuenta con REGISTRO MINERO, ( 1999 – CÓDIGO HDKF - 02) DE MINERCOL plan de manejo ambiental ante la CAR y ante INGEOMINAS. En esta se extraen materiales como Recebo seleccionado B-200, Sub Base, Base Granular. Estos materiales cumplen con la norma IDU e INVIAS, gracias a la planta de trituración y clasificación.

Fuente: Google maps, 2014

Ilustración 3-2 Vista aérea cantera el Pesebre

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3.1.3. Cantera Cascajal Se encuentra ubicada en la vereda Cagua municipio de Soacha (Cundinamarca).

Con permiso minero en el formulario articulo 165 de abril 12 de 2002 y permiso ambiental con resoluci贸n 032 de 25/02/03 y resoluci贸n 1198 de 21/04/06.

Fuente: Google maps, 2014

Ilustraci贸n 3-3 Vista a茅rea cantera Cascajal

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3.1.4. Cantera la punta Se encuentra ubicada en km 12 vereda la punta del municipio de Madrid (Cundinamarca). Con permiso minero 17059-11 y permiso ambiental con resoluci贸n 501 de 02/04/07 y resoluci贸n 255 de 31/10/02.

Fuente: Google maps, 2014

Ilustraci贸n 3-4 Vista a茅rea cantera la Punta

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3.1.5. Cantera las Manas Se encuentra ubicada en el municipio de Cajicá (Cundinamarca) km 35 via a Zipaquirá con resolución ambiental numero 0332.

Fuente: Google maps, 2014

Ilustración 3-5 Vista aérea cantera Las Manas

3.1.6. Gravillera la Albania Se encuentra en la vereda Rio Frio oriental municipio de Tabio (Cundinamarca), con permiso minero 13475-11 con vigencia hasta el 09/10/2021 y permiso ambiental con resolución numero 2239 de 25/09/09 con vigencia hasta el 31 de agosto de 2036.

Fuente: Google maps, 2014

Ilustración 3-6 Vista aérea de la Gravillera La Albania

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3.1.7. Ubicaci贸n de las canteras

La Albania

Las Manas

El Caj贸n La Punta

El Pesebre

Cascajal

Ilustraci贸n 3-7 Ubicaci贸n Canteras estudiadas

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3.2.

Determinación de la resistencia al desgaste por abrasión de los agregados gruesos (Microdeval).

Se escogieron 6 canteras ya mencionadas anteriormente para la realización del estudio las cuales fueron ensayadas en los equipos del laboratorio de la UNIAGRARIA, se realizo el ensayo según la norma INV – E – 238 – 07 para la determinación de la resistencia del agregado grueso al desgaste por abrasión para evaluar si estas canteras cumplen con el porcentaje mínimo de desgaste se compararon todos los resultados con las tablas de los artículos 300,400 y 500 de las especificaciones técnicas de materiales para carreteras del INVIAS.

Ilustración 3-8 Lonas con material para ensayar

Fuente: Saavedra, 2014

3.3.

Preparación de las muestras

Se lavaron todos los materiales y se clasificaron 1500 +/- 5 g de cada muestra teniendo en cuenta la tabla 4.

Tabla 3-1 Clasificación de las muestras menores a 19 mm

Pasa Tamiz, mm

Retenido Tamiz, mm

Masa, g

19.1

16.0

375

16.0

12.5

375

12.5

9.5

750

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Ilustración 3-9 Materiales lavados y clasificados

Fuente: Saavedra, 2014

3.4.

Ensayo de las muestras en el equipo Micro-Deval

Primero dejamos los 1500g que serian nuestra masa inicial mi, lavados, clasificados y secados al horno de cada muestra en inmersión dentro del recipiente de abrasión del Micro-Deval con 2 litros de agua a una temperatura de 20 ºC durante 1 hora; seguido a esto, colocamos 5000g de esferas dentro del recipiente de abrasión con el material y el agua que se uso para saturar la muestra, sellamos el recipiente y lo colocamos en los rodillos del Micro-Deval para su posterior ensayo.

Se inicia el equipo programándolo 120 min para producir unas 120000 revoluciones al recipiente, terminado el tiempo de rotación retiramos las esferas y se vierte toda la muestra sobre los tamices de 4.75mm y de 1.18mm garantizando que todo el material menor al tamiz 1.18 sea evacuado y cuidando que no se pierda material; posteriormente, secamos las muestras a 100 ºC , seco el material lo pesamos y este seria nuestra masa final mf.

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3.4.1. Resumen de resultados Tabla 3-2 Resumen resultados Micro-Deval

RESUMEN DETERMINACIÓN/DE/LA/RESISTENCIA/DEL/AGREGADO/GRUESO/AL/ DESGASTE/POR/ABRASIÓN/UTILIZANDO/EL/APARATO/DE/MICRO7 DEVAL/NORMA/INV/7/238/7/07/PARA/CANTERAS/ALEDAÑAS/A/ CANTERA EL&CAJON LA&PUNTA LAS&MANAS CASCAJAL EL&PESEBRE LA&ALBANIA

MUESTRA 1,1 1,2 2,1 2,2 3,1 3,2 4,1 4,2 5,1 5,2 6,1 6,2

CUMPLE/ PARA/ TIPO/DE/MATERIAL %/DESGASTE SUBBASE/

SBG&A SBG&A B400 B400 SBG&A SBG&A SBG&A SBG&A SBG&A SBG&A GRAVA&1" GRAVA&1"

NT2 NT3 22% SI SI 22% SI SI 23% SI SI 23% SI SI 25% SI SI 25% SI SI 40% NO NO 41% NO NO 35% SI NO 34% SI NO 15% SI SI 15% OK SI

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4. Conclusiones ∗ Según los resultados obtenidos en los ensayos podemos ver que las canteras ubicadas en el norte y occidente (vía Bogotá La Vega), cumplen con los porcentajes requeridos por las especificaciones técnicas de materiales para carreteras del INVIAS, para niveles de transito 2 y 3 teniendo un desgaste del 23% siendo este adecuado para subbases granulares. ∗ Las canteras ubicadas en el sur occidente y sur de la capital no tienen una buena resistencia al desgaste; ya que, la cantera el Pesebre (Mosquera) solo cumple para niveles de transito 2 con un 35% y la cantera Cascajal (Soacha) no cumple para ningún nivel de transito teniendo un 40% de desgaste a la abrasión, esto puede causar desgranamiento y baches en las carpetas asfálticas. ∗ Las canteras del occidente (la punta, el cajón y el pesebre) y del norte (las manas) son canteras de peña pero para el suministro de subbase tipo A se mezcla con un pequeña cantidad de grava de rio y según los buenos porcentajes obtenidos de los ensayos esta mezcla tiene una clara muestra de acierto para mejorar las propiedades físicas del agregado. ∗ La cantera o Gravillera la Albania solo produce gravas y arenas provenientes de depósitos fluviales; esto permitió realizarle el ensayo a una grava de 1” dando como resultado esperado el menor porcentaje de desgaste y con esto una mayor resistencia a la abrasión, la único problema que tiene es que la cantera donde se explota este material se encuentra aproximadamente a 40 min de la trituradora aumentando los costos de producción de las gravas. ∗ La cantera la punta al occidente y contigua a la cantera el cajón no produce subbase tipo A, pero si B400, que siguiendo con los resultados de su cantera vecina obtuvo buenos porcentajes de desgaste con 23%, acentuando las buenas características de los materiales de esta zona. ∗ Las canteras que tienen un bajo porcentaje de desgaste a la abrasión poseen laboratorios propios para controlar y revisar las propiedades de sus materiales aunque ninguna posee el equipo Micro-Deval, algunas como el cajón (Mosquera) que obtuvo el menor porcentaje de desgaste mandan a hacer el

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ensayo INV E 238 – 07 en laboratorios externos, pero vemos que esto suma en la mejora de sus propiedades físicas.

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5. Recomendaciones ∗ Se debe exigir de forma estricta que los materiales a utilizar en un proyecto cumplan con todas la especificaciones técnicas de los agregados, en el caso de esta investigación, por ser un determinante de la vida útil de un pavimento, por que una baja resistencia al desgaste por abrasión y en presencia de agua sugiere tener un cuidado estricto en el manejo de los materiales en su explotación, transporte y construcción ya que en estos procedimientos pueden bajar sensiblemente sus propiedades de resistencia. ∗ Como los materiales de las canteras estudiadas son almacenados a cielo abierto, están siendo afectados a diario por los diferentes estados del clima sean lluvias o fuertes vientos, se deben proteger con carpas o plásticos que disminuyan los efectos causados por el clima. ∗ Se pueden mezclar los materiales así como vimos en esta investigación, que se mezclan con materiales mas resistentes al contacto con el agua como los provenientes de depósitos fluviales, con materiales como el cemento o cal que aumentan la impermeabilidad del agregado siendo la ultima mas económica y que si es conveniente y posible podrían bajar sustancialmente el espesor de la capa sea base o subbase. ∗ Como el equipo Micro-Deval de la universidad tiene un compartimiento adicional para un segundo recipiente de abrasión se debería optar por la compra de este para agilizar la realización de ensayos para diferentes muestras; ya que este ensayo tiene una y en solo dos pasos tarda 3 horas siendo una de ellas para dejar en inmersión el material y las dos ultimas para las revoluciones a las que se somete el agregado, sin contar con que el material pasa por el horno dos veces durante el ensayo la primera en la clasificación y la segunda después de pasar por el Micro-Deval que le suma dos días como mínimo. ∗ Se recomienda volver a tomar muestras y mezclarlas con materiales de rio o con cal para poder mejorar el comportamiento de estos materiales cuando son afectados por la presencia de agua.

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6. Bibliografía [1] BADILLO, JUÁREZ. Mecánica de Pavimentos.

[2] Norma I.N.V.E. 238-07. Determinación de la resistencia de los agregados gruesos al desgaste por abrasión utilizando el aparato Micro- Deval [3] Norma I.N.V.E 213-07. Análisis granulométrico de agregados gruesos y finos.

[4] Norma AASHTO T327 – 05 [5] Norma ASTM D6928 – 03 [6] Norma UNE EN 1097 – 1 [7] Especificaciones generales de construcción de carreteras y normas de ensayo para materiales de carreteras INVIAS, 2002, Art. 300-07.

[8] Especificaciones IDU-ET-2005. Especificaciones técnicas generales de materiales y construcción para proyectos de infraestructura vial y de espacio público en Bogotá. D.C. capítulo 4. subbases y bases.

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7. Infografía §

http://www.pinzuar.com.co/pinzuar/index.php?option=com_virtuemart&view =productdetails&virtuemart_product_id=31&virtuemart_category_id=22&lan g=es

§

http://www.testerinchina.es/5-4-abrasion-machine.html

§

http://www.humboldtmfg.com/digital-catalog/Spanish/catalogpdf/Page%20217.pdf

§

http://www.dot.state.mn.us/materials/manuals/laboratory/1216.pdf

§

https://es.scribd.com/doc/2416949/MANUAL-DE-ENSAYOS-PARAPAVIMENTOS

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8. Anexos 8.1. Resultados de los laboratorios 8.2. INV -­‐ 238 – 07 8.3. Artículo 300, especificaciones técnicas de materiales para carreteras INVIAS 8.4. Registro fotográfico

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8.1Resultados  l aboratorios Â

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8.2INV -­‐ 2 38 – 0 7

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8.3Artículo 300, especificaciones técnicas de materiales para carreteras INVIAS

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8.3Registro f otográfico

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